可编程电源的应用案例分析

电源

随着各种电器和仪表设备的日渐丰富，对电源应用的灵活性提出了更高的要求。设计一款使用灵活、方便且价格相对便宜的通用电源，正越来越成为市场所需。现代单片机正朝着处理速度越来越快，外设资源越来越丰富，价格越来越便宜的方向发展，将单片机融入电源的设计中可以极大地提升电源的性能和灵活性。
通过对电源的编程，可以方便地实现图1所示的电压输出波形。其中，V1、V2、T1、T2、dv、dt都是可以通过编程来设定的。电压值的输出范围为0～16 V，最大输出电流为10 A。输出电压精度为0.1 V，电流精度为10 mA。电流的设定值指的是允许输出的最大电流，也可以被编程为与输出电压一样的波形。

图1 编程输出电压波形

另外，电源也可以工作在铅酸电池充电器的模式（简称“LBC模式”）。根据铅酸电池的特性，当电源工作在LBC模式时，电源首先将输出较大的充电电压和电流V1/I1，至少维持10 s；当充电电流降到小于设定值I2时，电源输出较小的充电电压和电流V2/I2。如果到了设定时间T1，充电电流还未降到I2以下，这时电源输出也会降为V2/I2。当输出电流再次大于I2时，电源将再次输出V1/I1充电。其中，V2设定值必须小于14 V。若设置为大于14 V，电源会自动将其设成14 V。I2的值必须大于1/8I1，否则将被自动设成1/8I1。LBC模式如图2所示。

图2 LBC模式

用户可以通过3种方式对电源进行输出设定：
① 通过电源面板上按键编程。通过按键对输出电压、电流限流值、时间等量进行设定。
② 通过PC机串口编程。通过将PC机的串口RS232与电源串口相连，再运行PC机上一串口通信的软件对电源进行编程。
③ 电源间相互编程。通过将两台电源的串口相连，操作其中一台电源面板上的按键来对另一台进行编程。操作的一台电源叫做“主电源”，被编程的电源叫做“从电源”。在这种编程方式中，只能将从电源的参数设置为与主电源完全一致，而不能对各个参数进行单独设定。一台电源只能提供100 W的功率。这种方式可以应用在需要较大功率的场合，可将两台或多台具有相同设置的电源输出并联来方便地实现功率扩展。

可编程电源的应用

一、电池类负载应用：

当直流电源供应器对电池类负载充电应用时，为了防止误接电池的极性导致电源供应器的损坏，应在电源供应器与电池之间串接二极管，以保护直流电源供应器的安全使用。
二、会产生反向电流的负载应用：
当连接在直流电源供应器输出端的电机突然刹车时，会产生很大的反向电流，由于直流电源供应器不能吸收从负载端产生的反向电流，因而输出电压会上升。解决方法是在直流电源供应器的输出端与负载之间串联一只二极管，并在负载端并接一泻放电阻来吸收反向电流。当反向电流为一尖峰突波时，请在负载两端并接一个大容量电解电容。
三、电容性负载应用：
因为电容性负载往往会导致输出电压升高，尤其在输出电压由高向低调节时会导致输出电压下降缓慢，因此，使用时在直流电源供应器的输出端并联一只功率电阻，并在输出与负载之间串联一只二极管，可获得较好的使用效果。
四、电感性负载应用：
当开关直流电源供应器时或者改变输出电压时，电感性负载会产生反方向感应电动势影响直流电源供应器的工作，甚至会导致直流电源供应器的损坏，此时，在直流电源供应器的输出端与负载之间串联一只二极管，并且在负载端并联一只功率电阻和一只电容器组成的RC 吸收电路，能够有效保护直流电源供应器;
五、脉冲类负载应用：
脉冲类负载的电流峰值即使在直流电源供应器输出额定电流值范围内，或者脉冲类电路或电动机驱动电路负载电流波形，在计量设备所指示的标称值（平均值）内。电流也会达到直流电源供应器额定电流区域，从而使输出电压下降或者显得不稳定。解决方法是在电源供应器与负载之间串接电感器，或者选择输出电流更大的直流电源供应器。
如果脉冲类电路脉冲宽度较窄或者电流峰值比较小，可以在负载端加装大容量电容器，加以改善，可按照1 安培约 1000UF选择电容器。

可编程电源的分类和使用方法

可编程电源，顾名思义，就是可用计算机软件进行编程，利用编程来控制的电源。比如你要输出多少电压，多大的电流，这个电流要再什么样的区间内输出等等，这些功能，都可以通过计算机编程来实现。可编程电源是科学技术更新换代的体现，随着愈来愈多的自动化设备生产出来，电源当然也不能落后于其他。
按照可编程电源的工作模式来划分，其主要可以分为四类：恒压输出模式、恒流输出模式、串联模式、并联模式等。所谓恒压输出模式，是指为了保持输出电压的恒定，电流的输出会随着负载变化;所谓恒流输出模式，是指为了保持输出电流的稳定，电压的输出会随着负载变化;所谓串联模式，是指线路在串联模式下，线路中所有设备的电流是相等的;所谓并联模式，是指在电压相同的情况下，各线路的电流相加起来等于总电流。
可编程电源的作用有许多，譬如跟踪、感应、任意波形、调制等。我们在一些可编程的电源中，植入一些通道间联动的功能，也就是所谓的跟踪功能，当我们事先设定的电压与它正在流通的电压保持一致时，系统会正常运转，但是当正在流通的电压上下波动，波动到事先设定的极限时，就会自动反馈到设备，设备会作出相应的断电举措。感应指的是为了保持负载的电压的稳定，我们把电压通过导线加载在负载上，为了更高效的输出电源，使其等于导线压降和所需负载电压之和。任意波形，是指一些可编程的电源具有任意波形编辑的功能，它可以随着时间的变化而变化波形。调制作用是指一些可编程电源，无论功率的大小，都可以利用后面板上的端子，对设备进行调制。
可编程电源一般运用于较高端的科学技术或是生产技术中，是实现现代化生产中的多、快、好、省的最重要的技术组成部分，没有智能化电力管理，新时代的生产技术就是不完整的。我们要学习它，了解它，推广它，使用它，才能物尽其用。相对于相同的电源设备，可编程电源虽然不及直流电源、交流电源那样大众化、普及化，但是他也是我们也占据着我们用电管理、设备管理的重要地位！

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